Elegir el transistor adecuado para un circuito de conmutación

Quiero controlar un altavoz de sirena (tiene un controlador incorporado) con un Arduino.

La sirena necesita 12V y consume alrededor de 480mA. El pin de salida Arduino es de 5V y puede generar un máximo de 40mA.

Me gustaría usar un transistor para encender y apagar la sirena. ¿Es esta una aplicación correcta para un transistor? Prefiero no tener que usar un relé o un SSR porque no tengo ninguno a mano.

Basado en esos números, calculé la resistencia de mi carga (sirena) en 25 ohmios usando la ley de Ohmios, R = E / I. (Estoy usando amperios, voltios y ohmios como unidades)

\frac{12 V}{0,48 UNA} = 25 Ω

$\frac{12V}{0.48A} = 25 \Omega$

He encontrado varios cálculos para determinar qué tipo de transistor necesito y no estoy muy seguro de cuál es el mejor. Uno de ellos es así:

h_{F mi (metro yo norte yo metro tu metro)} = 5 5 \times \frac{L o una re do tu r r mi norte t}{UNA r re tu yo norte o PAGS yo norte METRO una X do tu r r mi norte t}

$h_{FE(minimum)} = 5 \times \frac{Load\;Current}{Arduino\;Pin\;Max\;Current}$

Lo que me da un mínimo de 60. $h_{FE}$

5 5 \times \frac{0,48}{0,04} = 60 60

$5 \times \frac{0.48}{0.04} = 60$

Aquí es donde me confundo un poco. Tengo algunos transistores y sus hojas de datos, pero no estoy muy seguro de cómo leerlos. He leído muchos recursos y ahora estoy tan confundido como antes.

Sé que probablemente debería usar un transistor NPN, pero ¿importaría si uso un PNP en su lugar? ¿Se aplican los mismos cálculos? Entiendo que el circuito cambia, activo alto en lugar de activo bajo, pero ¿hay algún inconveniente para PNP sobre NPN?

Los NPN que tengo son PN2222A , BC337 , BC547B y un Darlington BC517 .

Los PNP que tengo son PN2907 , BC327 y un Darlington BC516 .

¿Cómo elegiría el transistor adecuado para el trabajo? No quiero sobrecargar el transistor.

transistors

— darkadept
fuente

Para su información, en su situación, PUEDE usar NPN de manera simplista para cambiar PNP y obtener el efecto deseado. Probablemente un poco tarde para importar, pero ahí lo tienes. :-)

— AbeFM

Al elegir el transistor adecuado para este trabajo, primero eliminaré los transistores PNP. Son un poco más complicados de usar en su caso. Como dijiste, para un transistor PNP, activo alto se convierte en activo bajo, lo que significa que el transistor se encenderá cuando aplique 0V desde su Arduino, pero no se apagará cuando aplique 5V desde el Arduino. Deberá aplicar 12V a la base del transistor PNP para apagar (VEB = 0).

Dejando atrás los PNP, mirando los NPN que tiene disponibles, solo el BC547B (Ic = 100mA) no pudo manejar la corriente de 480mA que necesita su sirena. De los 3 transistores restantes, elegiría el que pueda manejar la más actual, solo para estar seguro. Ese sería el Darlington BC517 , que puede manejar un máximo de 1.2A, más que suficiente para su sirena.

Solo ahora tendrá que preocuparse por la ganancia del BC517. Pero, debido a que BC517 es un transistor Darlington, tiene una ganancia enorme (hFE = 30,000), por lo que puede encender fácilmente el transistor con una corriente de base muy pequeña. Si elige manejar la base del transistor con una resistencia de 1KOhm, tendrá una corriente base de 3.6mA, que es suficiente para sus propósitos.

Entonces el ganador sería el BC517 .

Circuito NPN

— m.Alin
fuente

Ok, eso explica muy bien mi pregunta, gracias. Supongo que es mejor tener un hFE mucho más alto que uno marginal y errar en el lado seguro de la carga actual en lugar de cortarlo demasiado cerca. Creo que tendré que explorar esto más a fondo y posiblemente investigar los transistores PNP a pesar de lo que mencionaste. Mi sirena en realidad tiene dos derivaciones positivas, una para un sonido constante y otra para un sonido de "grito". Comparten un terreno común. ¿Significaría esto que necesito la configuración de PNP para poder cambiar ambos cables positivos? (¿debería ser esta su propia pregunta?)

— darkadept

¿Tienes una hoja de datos de tu sirena? o un diagrama

— m.Alin

@ m.Alin propuse una edición pero en caso de que sea rechazada ... "aplicar 12V a la base de la NPN" en el primer párrafo debería decir "PNP", ¿verdad?

— CupawnTae

@CupawnTae Por supuesto, tienes razón. Gracias por la edición :-)

— m.Alin

Un comentario lateral. 'hFE = 30,000' es la ganancia de corriente CC en el modo "directo activo", no en el modo de saturación. La hoja de datos del BC517 utiliza un modo de saturación beta de 1000, es decir, hFE (sat) = 1000, por lo que este sería un buen punto de partida para su diseño. Si la corriente del colector es de 400 mA, entonces IB (sat) debe ser de 400 mA / 1000 = 400 uA, que el microcontrolador debería poder generar sin ningún problema. El valor de R1 debería ser (VOH (min) -VBE (sat)) / 400uA, donde VOH (min) es el voltaje de salida mínimo del microcontrolador para una salida HIGH lógica, y VBE (sat) es ~ 1.6V según la hoja de datos.

— Jim Fischer